专利名称：水网地区的槽运系统的制作方法
技术领域：
"槽运"一词来自古老的运河，以人力、风力或机动 力推动船只前进，在历史上曾发挥过巨大作用，但近期受公路运输的 挤压而渐渐萎縮。我们的槽运系统就是用先进的理念和先进的技术改 造原有内河航运，使内河航运重现昔日风光。本发明属于内河船舶运 输技术领域。
背景技术：
由于内河上运输船只大小不等，速度不同、行驶方向 各异，经常出现互相碰撞或阻塞，遇到水闸水坝要花很多时间才能通 过，内河航运速度慢效率低，无法与公路运输竞争，因此极待改造。
本发明是杨金玉发明(200710017805.7)、 (200810017737.9)的延续
发明内容
针对内河航运中存在的问题,首先把船换成统一制作 的标准化"自浮集装箱"(以下称槽运船)，该槽运船上采用了多种减 少船阻力的措施；并且把船上的动力移到岸边，改原来螺旋桨推进为 岸边拖曳；槽运船以头尾相接的大船队，连续不停运的模式运行。实 现节能降耗提高船速，让槽运担当"水上高速公路"大任的目的。详 细发明内容结合附图加以说明。
图中
1、槽运船自浮集装箱式有几种标准规格，小的可吊装可堆积； 统一标准制作，船上无动力，无人驾驶；船四角有四个贮水舱，用排 空或装水的办法，调节装货之后的船体平衡及整船的吃水线；船上装 漏水检测无线、灯光报警设备，还可以控制排水泵排水以减缓船漏水 的危害；为适应高速，槽运船采用了三种减少阻力措施；(l)在船底 有密封的气垫通道。详见图2,图3。图2中船两舷有比船底还深的 刚性侧壁,在两侧壁之间还有几组小隔板，隔板高度约为侧壁的一半。 图中用实线画出与侧壁平行的隔板，与侧壁垂直的隔板用虚线标出。 这几组隔板形成局部空气隔舱。如果没有这些隔舱，则平底的槽运船 底下空气将因船体的向下倾斜而自由跑到另一边，使船更倾斜；尤其 严重的是向下倾斜的一边将没有气垫，而阻力大增。图3画出了，两 船船底之间的软性空气通道的密封连接方式示意。由图2图3可以看 出槽运船将形成整个船队的船底气垫密封通道，而不是一个船一个船 的气封。气垫减小阻力的原理是船在空气上走比在水上走的阻力要 小很多(20'C时水的阻力是空气阻力的671倍，IO'C时水的阻力是空 气的949倍，(TC时水的阻力是空气的1357倍)，例如船宽6米吃水3米，没有气垫时与水接触是12米，船底加气垫后与水接触变为6米， 阻力减少近一倍，这是了不起的进步。在水道允许情况下进一步扩大
船宽，其效果更好。关于气垫形成方法目前的气垫大多由强大的发 动机从船上方或四周吸进空气，然后由船体向下喷出，使船体浮出水 面或地面，这样耗能太大。因此，我们改用能耗省得多的普通空压机 由船头向船底供气或在船航道下面以气泡形式向船底补气。供气消耗 的能量与漏气有关，气封好、能耗省。槽运船都是平底船又有调吃水
调平衡措施，加上整个船队气封，其泄漏少，耗能也省。(2)在船帮
上贴精心制作的塑料"人工皮肤"，该皮肤内有"支血管""微血管"， 由"微血管"末端向外渗出气泡，使船帮在水泡混合体中前进，以减
少阻力。该皮肤的"支血管"与船底气垫通道连接，从通道取气。(3) 为减少阻力，船顶有盖板盖布，两船之间间隙有象列车一样的软性封 闭连接，封闭要求比气封低，只要顺水顺气就行，即仍保持水流气流 为层流。
2、拖曳电机、电机控制器、供电线及支架
船运是大家公认的最省钱，能量消耗较少的运输系统，但仍有节 能潜力可挖，办法是把船上的动力移到岸边去拖曳船。大家知道，机 械力经螺旋桨旋转转换成对船的推力，其能量转换效率低于50%。 而直接由岸边拖曳的效率高于卯％。同时由于动力(包括驾驶人员和 燃料)移出船体，船体的重量就减轻了或者说可以装更多的货了。这 一措施非但节能(约为普通船运的一倍，这又是了不起的进步)，还为 提高船速创造了条件。采用直线电机来拖曳船非常方便，图中画的是 用多个较小功率的直线电机分别拖曳，由于各电机统一由计算机控 制，具有很好操控灵活性。比如控制图中最后几个电机倒退就能起制 动船队作用，也能做到船来加电，船走断电(包括对气压机控制)。用 较小功率电机的另一个好处是减轻了对支架的负荷，降低造价。电机 一般高出水面，拖绳与水面有一夹角，根据力的直角分解原理，拖动 船前进的是水平分力，垂直分力对船前行无用，但却加重了支架的负 荷。解决的办法是放长拖绳或把支架安装在受定位柱限位的浮桶上， 这样电机将与船一样随水位涨落共同浮降，而保持较低的相对位差。
具体实施方法综上所述，本发明非常适合水网地区的大小河流 和湖泊，比如沿长江，可根据货源情况分段设定不同吨位的槽运线， 再比如可在太湖建几条穿越太湖的槽运线，免去绕湖之苦。建槽运线 的工程费用(主要是直线电机及控制器和供电，另外就是在江边湖心
埋预制好的支架，极少开山填沟)比同等运量的高速公路要省得多。 另一优势是不与农田争地，是公路铁路做不到的。为分散投资，所有 槽运船都请用户自备。 下面讨论槽运的运行速度和连续不停运运行模式问题:美国有一种侧壁气垫船，也是船底有气垫，两侧壁部分入水，船速达167公里
/小时。由于槽运船也有气垫；同时有船帮贴人工皮肤及封闭两船交 接处等减阻措施；加上直线电机的强大拖曳，应该说槽运船也有每小 时百公里的潜力。但我不追求高速，原因是追求高速是要消耗大量能 源的，大家知道动能公式mv2，说明能耗与速度成平方关系。水的阻 力比空气大，耗能本来就大，高速船不适合民用。
我们槽运系统准备采用40 60公里/小时船速及连续不停运的 运行模式。试图作到能耗最省、运量最大、货物到达时间最短的总目 标。让槽运系统担当"水上高速公路"大任。所谓连续不停运，就是 船的密度头尾相接，运行中不会出现走走停停，不会出现阻塞。这需 要一整套技术保障(比如我的(200810017737. 9)专利中提到的三个不 停运装卸货方法)和相应的管理调度与其配套，我们要在营运管理中 提高"货物到达"速度。
为保证过大坝(如三峡大坝)也不停运，我们采用图4所示的上下 联动的斜坡传输带，利用了槽运的二大特点(l)标准化的船，载重也 差不多，(2)头尾相接的运输模式。这样就可保证上下联动的传输带 两边，每一时刻的承重基本平衡，也就是说在理想状况下，下坡船队 将势能全部用作牵动上坡船队,整条传输带是不需要为克服重力而作 功，仅仅只要克服传输带自身的摩擦力就行。传输带是连续不停运的， 克服了普通船闸要浪费两闸水的势能,才能完成一上一下和长时间等 待的毛病。
大江上可能有一些大弯，如果能取直对运输十分有利。这时可在 取直部分，用我的(200810017737. 9)专利，建陆地"槽运系统"，即 遇山打槽运隧洞(图5(b))，遇平地建槽运槽(图5(a))。水陆相接处 用上述斜坡传输带。取直费用很快就会回收的。
总之，有水上高速公路之称的"槽运系统"是长距离大运量的运 输系统，采取头尾相接的大船队，连续不停运的运行模式，采取岸边 直线电机拖曳船队，船底加气垫等技术措施之后，,槽运船耗能只要普 通船运的三分之一。槽运系统用电不用油符合国情，槽运系统运输中 无污染，水下无螺旋桨有利生态环境。
，其中
图1是直线电机拖曳的头尾相接的大船队运行图； 图2是槽运船剖面图，展示船底侧壁、空气隔舱和船底气垫关系 图3是两船船底之间的软性空气通道的密封连接方式示意图； 图4是上下行联动的斜坡传输带图5是半开放式和封闭式槽运系统图，展示水网地区槽运船可以 在陆地槽运系统中运行。
权利要求
1、一种槽运系统，包括由槽运船，拖曳电机，电机控制器，供电线，支架，上下联动斜坡传输带构成的水运系统；其中，槽运船自浮集装箱式，有几种标准规格，小的可吊装可堆积；统一标准制作，船上无动力，无人驾驶；船四角有四个贮水舱，用排空或装水的办法，调节装货之后的船体平衡及整船的吃水线；船上装漏水检测无线、灯光报警设备，还可以控制排水泵排水以减缓船漏水的危害；为适应高速，槽运船采用了三种减少阻力措施(1)在船底有密封的气垫通道船两舷有比船底还深的刚性侧壁，在两侧壁之间还有几组小隔板，形成局部空气隔舱，隔舱比侧壁浅；两船船底之间有软性空气通道的密封连接，槽运船将形成整个船队的船底气垫密封，而不是一个船一个船的气封；用普通空压机由船头向船底供气或在船航道下面以气泡形式向船底补气；(2)在船帮上贴精心制作的塑料“人工皮肤”，该皮肤内有“支血管”“微血管”，由“微血管”末端向外渗出气泡，使船帮在水泡混合体中前进，该皮肤的“支血管”与船底气垫通道连接，从通道取气；(3)为减少阻力，船顶有盖板盖布，两船之间间隙有象列车一样的软性封闭连接；其中，拖曳电机、电机控制器、供电线及支架采用直线电机来拖曳船非常方便，用多个较小功率的直线电机分别拖曳；各电机统一由计算机控制，具有很好操控灵活性，比如控制其中几个电机倒退就能起制动船队作用，也能做到船来加电，船走断电，包括对气压机控制；水位涨落影响拖力，解决的办法是放长拖绳或把支架安装在受定位柱限位的浮桶上；其中，上下联动斜坡传输带利用了槽运的二大特点(1)标准化的船，载重也差不多，(2)头尾相接的运输模式；这样就可保证上下联动的传输带两边，每一时刻的承重基本平衡，也就是说在理想状况下，下坡船队将势能全部用作牵动上坡船队，整条传输带是不需要为克服重力而作功，仅仅只要克服传输带自身的摩擦力就行；
2，槽运系统的运行模式采取头尾相接的大船队，连续不停运 的运行模式。
全文摘要
有水上高速公路之称的“槽运系统”是长距离大运量的运输系统，采取头尾相接的大船队，连续不停运的运行模式，采取岸边直线电机拖曳船队船底加气垫等技术措施之后，槽运船耗能只要普通船运的三分之一。槽运系统用电不用油符合国情，槽运系统运输中无污染，水下无螺旋桨有利生态环境。
文档编号B63H19/00GK101618761SQ200810150248
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者杨金玉 申请人:杨金玉